專(zhuān)利名稱(chēng)：基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年，中國(guó)智能化家居正在迅猛的發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能傳感技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展和成熟，Internet成為全球數(shù)據(jù)通信的骨干網(wǎng)絡(luò)并且進(jìn)入家庭，這些都為智能化家居的發(fā)展創(chuàng)造了非常好的前提條件。目前，各個(gè)企業(yè)都在提出自己的智能化家居的解決方案和推出自己的智能化家居控制產(chǎn)品。但國(guó)內(nèi)的智能化家居的解決方案都是以PC機(jī)為中心的。這種以PC機(jī)為中心的智能家居控制系統(tǒng)需要投入的成本一般都較高，而且到目前為止真正作到家居的智能化和網(wǎng)絡(luò)化控制的產(chǎn)品在市場(chǎng)上從未出現(xiàn)。因此，我們提出的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制技術(shù)將利用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器，結(jié)合Internet和公用電話網(wǎng)的基本功能，實(shí)現(xiàn)家庭的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化、智能化控制。這樣將大大降低系統(tǒng)的成本，而且可以實(shí)現(xiàn)基本的家居智能化控制，非常適合大眾的消費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居的控制系統(tǒng)，它利用單片機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭內(nèi)部狀況的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控。可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家庭安防報(bào)警、家庭狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)和遠(yuǎn)程智能家電控制等功能。
本系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)通訊與控制單元，紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元，電話語(yǔ)音報(bào)警單元，手機(jī)短信息報(bào)警單元，A/D采樣單元以及各單元與單片機(jī)控制器的接口設(shè)計(jì)。用Microchip公司的PIC16F877單片機(jī)作為智能家居控制系統(tǒng)的處理器，各單元通過(guò)和PIC16F877單片機(jī)的接口由單片機(jī)程序控制，實(shí)現(xiàn)智能家居的遠(yuǎn)程控制。
本系統(tǒng)的軟件部分包括利用PIC16F877單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制程序，有TCP數(shù)據(jù)報(bào)、IP數(shù)據(jù)報(bào)、UDP數(shù)據(jù)報(bào)和ICMP數(shù)據(jù)報(bào)等的發(fā)送和接收程序。
本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊與控制單元由PIC16F877單片機(jī)和RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)控制器組成，RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)控制器負(fù)責(zé)Internet網(wǎng)絡(luò)信息的接收和發(fā)送。由程序控制完成TCP數(shù)據(jù)報(bào)、IP數(shù)據(jù)報(bào)、UDP數(shù)據(jù)報(bào)和ICMP數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送和接收。單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行處理，提取其中的控制信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制和家庭情況的監(jiān)測(cè)。
本系統(tǒng)由紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元、電話語(yǔ)音報(bào)警單元和手機(jī)短信息報(bào)警單元構(gòu)成安防報(bào)警功能單元。紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元是直接連接到PIC16F877的RB0/INT(33腳)上；電話語(yǔ)音報(bào)警單元是通過(guò)UM91531輔助撥號(hào)芯片的D0～D3和PIC16F877連接，而手機(jī)短信息報(bào)警單元是通過(guò)RS232串行通訊端口和PIC16F877連接的。
紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元采用熱釋電紅外傳感器對(duì)家居內(nèi)部的情況進(jìn)行探測(cè)，然后通過(guò)信號(hào)處理電路對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理得到一個(gè)報(bào)警的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。信號(hào)處理電路是由人體紅外熱釋電信號(hào)專(zhuān)用集成處理芯片BISS0001結(jié)合外部的電阻、電容而構(gòu)成的。單片機(jī)隨時(shí)監(jiān)測(cè)各報(bào)警端口的狀態(tài)變化，當(dāng)接收到某報(bào)警端口的開(kāi)關(guān)量信號(hào)后即刻啟動(dòng)電話語(yǔ)音報(bào)警模塊，撥打已經(jīng)設(shè)定好的電話號(hào)碼并且發(fā)送語(yǔ)音信號(hào)，完成語(yǔ)音報(bào)警功能，或者通過(guò)RS232-C串行通訊端口控制TC35模塊給遠(yuǎn)程的手機(jī)發(fā)送短信息報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)家居安防監(jiān)控。
電話語(yǔ)音報(bào)警單元由UM91531輔助撥號(hào)芯片、ISD1420語(yǔ)音芯片、TEA1067低電壓語(yǔ)音傳輸芯片和LM567音頻譯碼芯片構(gòu)成。UM91531通過(guò)D0～D3四條數(shù)據(jù)線以及控制線與PIC16F877連接，其輸出TONE端(15腳)與TEA1067的DTMF端連接。這部分電路實(shí)現(xiàn)電話撥號(hào)功能，首先PIC16F877將每一位電話號(hào)碼的BCD碼送到數(shù)據(jù)線D0～D3上，然后控制UM91531完成BCD碼到音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)變，然后將得到的音頻信號(hào)通過(guò)TEA1067送到外線。ISD1420語(yǔ)音芯片通過(guò)PLAYL端(23腳)與PIC16F877單片機(jī)連接、SP+、SP-與TEA1067連接，單片機(jī)通過(guò)控制PLAYL的電平變化來(lái)觸發(fā)ISD1420工作與停止，完成語(yǔ)音發(fā)送的功能。LM567和TEA1067與外線連接，完成對(duì)回鈴信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)的處理。本系統(tǒng)可以連續(xù)撥打三組不同的電話號(hào)碼，只要有一組號(hào)碼接通，系統(tǒng)就立刻發(fā)送語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)，完成報(bào)警功能。
手機(jī)短信息報(bào)警單元是通過(guò)RS232-C異步串行通訊接口和單片機(jī)連接的。采用西門(mén)子公司的TC35模塊完成手機(jī)短信息報(bào)警功能。這部分是利用已有的手機(jī)短信息模塊TC35完成的，在系統(tǒng)中只是進(jìn)行了串行通訊接口的設(shè)計(jì)，在這里是用MAX232A實(shí)現(xiàn)的。
A/D采樣單元是利用PIC16F877單片機(jī)本身帶有的8路10bit的A/D采樣通道來(lái)完成的，主要是A/D采樣程序的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一次采樣一個(gè)數(shù)據(jù)的A/D采樣程序，用來(lái)完成家居溫度的采集，同時(shí)也設(shè)計(jì)了一次采樣多個(gè)數(shù)據(jù)的A/D采樣程序，可以一次采集1024個(gè)點(diǎn)并且將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于RTL8019AS的16KSRAM中。
本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制功能是一大特點(diǎn)。另外，本系統(tǒng)用單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)的整體成本很低(500-600元人民幣)，屬于智能化家居控制中的低端產(chǎn)品。再次，本實(shí)用新型能夠滿足一般家居遠(yuǎn)程控制的需要。只要有公用電話網(wǎng)或Internet網(wǎng)絡(luò)存在的地方，該系統(tǒng)就可以適用，因此非常適合中低收入水平的普通家庭的消費(fèi)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型的紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生電路連接線路圖。
圖3是本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)通訊與控制單元的連接線路圖。
圖4是本實(shí)用新型的電話語(yǔ)音報(bào)警單元的連接線路圖。
圖5是本實(shí)用新型的系統(tǒng)主程序流程圖。
圖6是本實(shí)用新型的系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果圖。其中(a)圖中顯示系統(tǒng)I/O端口的控制信息。(b)圖中顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的描述如圖1所示，系統(tǒng)用Microchip公司生產(chǎn)的PIC16F877單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的處理控制器。PIC16F877單片機(jī)中固化了系統(tǒng)的初始化程序、網(wǎng)絡(luò)通訊與控制程序、RS232-C異步串行通訊控制程序、A/D采樣程序和電話語(yǔ)音報(bào)警程序等，統(tǒng)一協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)組成部分，包括紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元、網(wǎng)絡(luò)通訊控制單元、電話語(yǔ)音報(bào)警單元、A/D采樣單元和手機(jī)短信息報(bào)警單元等的工作。
紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元如圖2所示，本部分采用紅外熱釋電傳感器P2288和信號(hào)處理電路。信號(hào)處理電路是由人體紅外熱釋電信號(hào)專(zhuān)用集成處理芯片BISS0001結(jié)合外部的電阻、電容而構(gòu)成。BISS0001對(duì)P2288產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大和限幅處理后，經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)。此脈沖信號(hào)將提供給單片機(jī)用來(lái)觸發(fā)電話語(yǔ)音報(bào)警程序。
網(wǎng)絡(luò)通訊與控制單元如圖3、圖5、圖6所示，本部分由網(wǎng)絡(luò)傳輸控制芯片RTL8019AS和PIC16F877構(gòu)成。圖3是系統(tǒng)硬件的連接線路圖，圖5是固化在單片機(jī)中的系統(tǒng)主程序的流程圖。這部分主要是完成網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膱?bào)文處理，從接收到的不同的數(shù)據(jù)包中提取相應(yīng)的控制信息，調(diào)用對(duì)應(yīng)的處理程序。處理完成后生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)(TCP、IP、UDP、ICMP等)，發(fā)送給遠(yuǎn)方的終端，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的智能家居遠(yuǎn)程控制。圖6是本系統(tǒng)在測(cè)試時(shí)得到的結(jié)果。(a)圖中顯示系統(tǒng)I/O端口的信息，(b)圖顯示系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臓顟B(tài)信息(測(cè)試時(shí)系統(tǒng)設(shè)定的IP地址是192.168.0.200)。
電話語(yǔ)音報(bào)警單元如圖4所示，本部分由PIC16F877單片機(jī)、UM91531輔助撥號(hào)器、ISD1420語(yǔ)音芯片、TEA1067低電壓語(yǔ)音傳輸芯片和LM567音頻譯碼芯片組成。UM91531的TONE端(15腳)連接TEA1067的DTMF端(13腳)，ISD1420的SP+和SP-分別接TEA1067的MIC+和MIC-，TEA1067和LM567與電話外線連接。一般情況下，這部分電路是處于等待狀態(tài)的。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，PIC16F877將預(yù)先設(shè)定的電話號(hào)碼一位一位的以BCD碼的方式發(fā)送給UM91531，由UM91531完成BCD碼到音頻或脈沖信號(hào)的轉(zhuǎn)化，然后送入TEA1067發(fā)送出去，完成撥號(hào)。由LM567對(duì)反饋回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷對(duì)方話機(jī)的狀態(tài)，若對(duì)方接通則啟動(dòng)ISD1420發(fā)送報(bào)警語(yǔ)音信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電話語(yǔ)音報(bào)警功能。
本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)的功能有1.家庭安防報(bào)警業(yè)主的家居一旦出現(xiàn)有人強(qiáng)行入侵、火災(zāi)等險(xiǎn)情時(shí)，系統(tǒng)可以迅速地向公安局、消防局等安全職能部門(mén)發(fā)送求助信號(hào)，并且可以撥打業(yè)主預(yù)先設(shè)定好的幾組電話號(hào)碼發(fā)送求助信號(hào)(手機(jī)短信或語(yǔ)音信息)。
2.家庭狀況實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用單片機(jī)本身具有的A/D轉(zhuǎn)換功能，對(duì)家居相關(guān)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采樣，將采樣得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中，當(dāng)業(yè)主通過(guò)Internet訪問(wèn)系統(tǒng)站點(diǎn)時(shí)，就可以很清楚的了解家居現(xiàn)時(shí)的狀況。
3.遠(yuǎn)程家電控制業(yè)主通過(guò)Internet訪問(wèn)系統(tǒng)站點(diǎn)可以改變系統(tǒng)中單片機(jī)的I/O口狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)家電的遠(yuǎn)程控制。
權(quán)利要求1.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)，其特征在于利用PIC16F877單片機(jī)作為系統(tǒng)的微處理器，另外包括有網(wǎng)絡(luò)通訊與控制單元、紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元、電話語(yǔ)音報(bào)警單元、手機(jī)短信息報(bào)警單元、A/D采樣單元，系統(tǒng)的核心是PIC16F877單片機(jī)，上述各單元通過(guò)和PIC16F877單片機(jī)的接口由單片機(jī)程序控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)，其特征在于由PIC16F877單片機(jī)和RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)控制器組成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊與控制單元的硬件部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)，其特征在于由紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元、電話語(yǔ)音報(bào)警單元和手機(jī)短信息報(bào)警單元構(gòu)成安防報(bào)警功能單元；紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元是直接連接到PIC16F877的RB0/INT腳上，電話語(yǔ)音報(bào)警單元是通過(guò)UM91531輔助撥號(hào)芯片的D0～D3和PIC16F877連接，而手機(jī)短信息報(bào)警單元是通過(guò)RS232串行通訊端口和PIC16F877連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)，其特征在于紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元采用熱釋電紅外傳感器和信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路是由人體紅外熱釋電信號(hào)專(zhuān)用集成處理芯片BISS0001結(jié)合外部的電阻、電容而構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)，其特征在于電話語(yǔ)音報(bào)警單元由UM91531輔助撥號(hào)器、ISD1420語(yǔ)音芯片、TEA1067低電壓語(yǔ)音傳輸芯片和LM567音頻譯碼芯片組成，UM91531的TONE端連接TEA1067的DTMF端，ISD1420的SP+和SP-分別接TEA1067的MIC+和MIC-，TEA1067和LM567與電話外線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3述的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)，其特征在于手機(jī)短信息報(bào)警單元采用西門(mén)子公司的TC35實(shí)現(xiàn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化家居控制系統(tǒng)，采用PIC16F877單片機(jī)作為處理器，為本系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)通訊與控制單元、紅外報(bào)警信號(hào)發(fā)生單元、電話語(yǔ)音報(bào)警單元、手機(jī)短信息報(bào)警單元、A/D采樣單元以及各單元與單片機(jī)控制器的接口設(shè)計(jì)。各單元通過(guò)和PIC16F877單片機(jī)的接口由單片機(jī)程序控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家庭安防報(bào)警、家庭狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)和遠(yuǎn)程智能家電控制等功能。本系統(tǒng)的整體成本很低，屬于智能化家居控制中的低端產(chǎn)品，能夠滿足一般家居遠(yuǎn)程控制的需要，只要有公用電話網(wǎng)或Internet網(wǎng)絡(luò)存在的地方，該系統(tǒng)就可以適用，非常適合中低收入水平的普通家庭的消費(fèi)。
文檔編號(hào)H04L12/28GK2710266SQ20032012709
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者龔衛(wèi)國(guó), 李偉紅, 楊利平, 李巨鵬, 馮作強(qiáng), 王華華 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)